一种基于检测反馈控制的共振波束通信装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于检测反馈控制的共振波束通信装置，该装置包括共同构成自由空间共振腔的主机和从机，所述的从机内设有第二逆反射器所述的主机包括第一逆反射器、功率放大器和信号处理模组，所述的信号处理模组包括依次连接的分束器、探测器、信号处理器和调制器，所述的第一逆反射器、功率放大器、分束器和调制器依次沿共振波束路径设置，所述的探测器接收分束器从主机和从机之间共振波束中按设定比例分出的样本光束并输出电信号，信号处理器接收探测器输出的电信号以及携带信息的输入信号向调制器发送控制信号。与现有技术相比，本发明专利技术具有超高速率通信、可移动性和安全性高等优点。

A resonant beam communication device based on detection feedback control

【技术实现步骤摘要】
一种基于检测反馈控制的共振波束通信装置
本专利技术涉及光共振波束的高速通信领域，尤其是涉及一种基于检测反馈控制的共振波束通信装置。
技术介绍
现在5G通信的目标是达到ms级延时、上百的设备连接、数十Gbps的峰值速率，其相应的载波频率在几十GHz。然而，在5G之后的需求可能会更高。据称，实现一个人的高清晰全息投影所需的传输速率将达到4.62Tbps，这就需要载波达到THz以上级别。这种情况下，现有的5G技术已难以满足。另一方面，常规的无线通信方法中，在空中传播的电磁辐射功率需要被限定在安全范围。因此，常规无线通信接收机所接收到的功率具有一个较低的上限，根据香农理论，这将导致信道容量限制在一个较低的水平，难以满足5G之后的应用需求。中国专利技术专利201711063529.8公开的基于分布式光学谐振腔的无线通信装置实现了通信的功能，该专利描述了在分布式光学共振腔的结构上实现通信的调制、接收、光路控制等器件和方法。中国专利技术专利申请号201811209197.4公开的一种基于谐振光束的携能通信装置，该专利描述了基于分布式光学共振腔的能量和信息的协同传输的系统结构、调制方法、能量和信息分路模块的电路等，但是以上两个专利无法消除高速调制带来的回波干扰等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于检测反馈控制的共振波束通信装置。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于检测反馈控制的共振波束通信装置，该装置包括共同构成自由空间共振腔的主机和从机，所述的从机内设有第二逆反射器所述的主机包括第一逆反射器、功率放大器和信号处理模组，所述的信号处理模组包括依次连接的分束器、探测器、信号处理器和调制器，所述的第一逆反射器、功率放大器、分束器和调制器依次沿共振波束路径设置，所述的探测器接收分束器从主机和从机之间共振波束中按设定比例分出的样本光束并输出电信号，信号处理器接收探测器输出的电信号以及携带信息的输入信号向调制器发送控制信号。所述的第一逆反射器和第二逆反射器为对光波、太赫兹电磁波进行逆向反射的猫眼反射器、远心猫眼反射器或角反射器及其阵列，或者为对微波、射频波进行逆向反射的方向回溯天线阵列。所述的主机还包括设置在分束器与调制器之间共振波束路径上的延时器，用以增加从分束器向调制器方向共振波束的传播速度，使得分束器分出的样本光束经转化成控制信号后到达调制器的时间与分束后的共振光束到达调制器的时间一致。所述的主机还包括设置在分束器与调制器之间共振波束路径上的多个反射镜，通过增加分束后的共振光束的传播路程延长到达调制器的时间，使得分束器分出的样本光束经转化成控制信号后到达调制器的时间与分束后的共振光束到达调制器的时间一致。所述的信号处理器包括除法器和转换与驱动器，所述的探测器、除法器、转换与驱动器以及调制器依次连接。所述的第一逆反射器由相互平行设置的第一反射镜和第一透镜构成，所述的第一反射镜与第一透镜的内侧焦平面重合设置，所述的功率放大器设置在第一透镜的外侧光瞳位置处，为实现波束准直，所述的主机内设有由第二透镜和第三透镜构成的准直腔，所述的信号处理模组设置在准直腔内。所述的第一逆反射器由相互平行设置的第一反射镜和第一透镜构成，为减小主机的体积，所述的信号处理模组设置在第一反射镜与第一透镜之间，所述的功率放大器设置在第一透镜的外侧光瞳位置处。所述的第一逆反射器由相互平行设置的第一反射镜和第一透镜构成，所述的信号处理模组设置在第一反射镜与第一透镜之间，为进一步减小主机的体积，所述的功率放大器设置在第一反射镜与信号处理模组之间。所述的从机内还设有检测与解调器，所述的检测与解调器设置在第二逆反射器后接收共振波束，或者通过一分束器接收共振波束。为实现双向通信，在从机内的第二逆反射器前设有信号处理模组。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利基于对自由空间波束共振腔的检测和反馈控制，配合信号处理模组，设计出高速信息传送的方法和装置。基于自由空间波束共振腔的特点，主机和从机之间可以在较远距离双向通信，此外，主机和从机均可移动，保持通信链路不中断，或中断后可以快速恢复，主机和从机之间自发建立共振波束，可以实现瓦级以上的功率传输。因此，本系统具有高信噪比通信的特点。由于自由空间波束共振腔的安全性特点，可在异物侵入腔内时，立刻阻断波束的共振，避免高功率波束危害入侵物体，本专利技术基于对自由空间波束共振腔的检测和反馈控制，实现高接收功率、高信道容量、可移动、远距离、安全的无线通信功能，并且可以实现双向通信，综上所述，在主机和从机之间建立定向性的波束实现超高速率通信，同时具备移动性和安全性特点。附图说明图1为基于检测反馈控制的共振波束通信装置的核心结构示意图。图2为加入延时器的主机结构示意图。图3为基于反射镜的延时结构示意图。图4为信号处理器的内部结构示意图。图5为在光束路径上增加准直结构的设计示意图。图6为调制器件处在逆反射器内部的设计示意图。图7为功率放大器处在逆反射器内部的设计示意图。图8为逆反射器部分透射共振波束的检测解调设计示意图。图9为利用分束器从共振波束中提取信号的检测解调设计示意图。图10为双向通信设计的结构示意图。图中标记说明：1、主机，2、从机，3、共振波束，11、第一逆反射器，12、功率放大器，13、分束器，14、调制器，15、探测器，16、信号处理器，161、除法器，162、转换与驱动器，171、延时器，172、反射镜，181、第一透镜，182、第二透镜，183、第三透镜，19、第一反射镜，21、第二逆反射器，22、检测与解调器。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1如图1所示，图1示出基于检测反馈控制的共振波束通信装置核心结构，本专利技术提供一种基于检测反馈控制的共振波束通信装置，该装置包含主机1和从机2。主机1中包括依次放置的第一逆反射器11和功率放大器12，从机2中包括第二逆反射器21。主机1和从机2共同构成了自由空间共振腔。主机1和从机2之间的空间为自由空间。第一逆反射器11和第二逆反射器21之间自然产生共振波束3。主机1内还包括置于共振波束路径上并处于功率放大器12和第二逆反射器21之间的依次放置的分束器13和调制器14。主机1内还包括探测器15，用于接收分束器13分出的光束并对应输出电信号给信号处理器16。主机1内的信号处理器16接收探测器15输出的信号和携带信息的输入信号，并向调制器14发送控制信号。逆反射器是指能够对包括光波、太赫兹、微波、射频等各种频段电磁波束产生逆向反射的器件，包括但不仅限于对光波、太赫兹波进行逆向反射的猫眼反射器、远心猫眼反射器、角反射器，还包括对微波、射频波进行逆向反射的方向回溯天线阵列。任何波束入射到逆反射器后将以按照入射方向相反的方向被反射回去，反射波束路径与入射波束路径平行，但反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于检测反馈控制的共振波束通信装置，该装置包括共同构成自由空间共振腔的主机(1)和从机(2)，所述的从机(2)内设有第二逆反射器(21)，其特征在于，所述的主机(1)包括第一逆反射器(11)、功率放大器(12)和信号处理模组，所述的信号处理模组包括依次连接的分束器(13)、探测器(15)、信号处理器(16)和调制器(14)，所述的第一逆反射器(11)、功率放大器(12)、分束器(13)和调制器(14)依次沿共振波束路径设置，所述的探测器(15)接收分束器(13)从主机(1)和从机(2)之间共振波束中按设定比例分出的样本光束并输出电信号，信号处理器(16)接收探测器(15)输出的电信号以及携带信息的输入信号向调制器(14)发送控制信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于检测反馈控制的共振波束通信装置，该装置包括共同构成自由空间共振腔的主机(1)和从机(2)，所述的从机(2)内设有第二逆反射器(21)，其特征在于，所述的主机(1)包括第一逆反射器(11)、功率放大器(12)和信号处理模组，所述的信号处理模组包括依次连接的分束器(13)、探测器(15)、信号处理器(16)和调制器(14)，所述的第一逆反射器(11)、功率放大器(12)、分束器(13)和调制器(14)依次沿共振波束路径设置，所述的探测器(15)接收分束器(13)从主机(1)和从机(2)之间共振波束中按设定比例分出的样本光束并输出电信号，信号处理器(16)接收探测器(15)输出的电信号以及携带信息的输入信号向调制器(14)发送控制信号。


2.根据权利要求1所述的一种基于检测反馈控制的共振波束通信装置，其特征在于，所述的第一逆反射器(11)和第二逆反射器(21)为对光波、太赫兹电磁波进行逆向反射的猫眼反射器、远心猫眼反射器或角反射器及其阵列，或者为对微波、射频波进行逆向反射的方向回溯天线阵列。


3.根据权利要求1所述的一种基于检测反馈控制的共振波束通信装置，其特征在于，所述的主机(1)还包括设置在分束器(13)与调制器(14)之间共振波束路径上的延时器(171)，用以增加从分束器(13)向调制器(14)方向共振波束的传播速度，使得分束器(13)分出的样本光束经转化成控制信号后到达调制器(14)的时间与分束后的共振光束到达调制器(14)的时间一致。


4.根据权利要求1所述的一种基于检测反馈控制的共振波束通信装置，其特征在于，所述的主机(1)还包括设置在分束器(13)与调制器(14)之间共振波束路径上的多个反射镜(172)，通过增加分束后的共振光束的传播路程延长到达调制器(14)的时间，使得分束器(13)分出的样本光束经转化成控制信号后到达调制器(14)的时间与分束后的共振光束到达调制器(14)的时间一致。


5.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊明亮，刘庆文，邓浩，张清清，白云峰，李皓，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31